吹气管长度对脉冲萃取柱柱重瞬间压降信号测量的影响

本文从理论和实验两方面对吹气法测量中吹气管长度的影响问题进行系统研究，主要包括吹气管长度对柱重压力波动幅值测量的影响和对柱重压力波动的相位延迟作用两个方面。结果表明，在吹气管长度不大于17 m时，柱重压力波动幅值的变化可忽略，而大于17 m时，则有明显的衰减，需通过模型计算的衰减系数进行实际波动幅值的计算；吹气管长度对压力波动的相位有明显的延迟作用，延迟时间随吹气管长度的增大而增大，这个延迟作用在压差测量中如果吹气管长度不一致，会对测量结果有很大影响。理论计算的气体流速为吹气杯体积的估算提供了一个重要方法，计算表明，本实验中50 mL的吹气杯可满足吹气法要求。本文的理论与实验结果为吹气法的设计应用提供了基础。     

垂直上升管内泡状流压力波传播

研究了垂直上升管内气液两相泡状流压力波的传播速度和衰减规律,为了提高压力波测量精度．实验中设计了不影响两相流动结构的调频式压力扰动装置．实验结果表明,随着含气率的增加,泡状流中压力波波速开始陡降,当含气率大于0．05以后波速缓慢下降;衰减系数随含气率的增加连续增加：工质的流速对压力波的传播没有影响;压力波的传播速度及其衰减与扰动频率有关．随着扰动频率的增加,波速及其衰减都增加本文实验验证了泡状流压力波色散特性的临界频率现象．即高于临界频率．压力波的色散特性消失．在本试验条件和参数范围内．临界扰动角频率为300Hz．     

音速浸没射流气羽特性实验研究

以直径10 mm喷管为研究对象,针对入口压力为0.2～0.8 MPa的饱和蒸汽在20～60 ℃过冷水中气羽特性进行了实验研究。结果表明,蒸汽气羽长度主要受蒸汽质量流速和水温影响,随蒸汽质量流速及水温的升高,气羽长度增加。同时根据实验结果,在理论推导的基础上给出了计算气羽无量纲穿透长度及换热系数的实验关联式。气羽长度预测值与实验值相对误差在±15%以内,换热系数预测值与实验值在椭圆形气羽区相对误差在±12%以内。     

脉冲萃取柱下澄清段的吹气法管道设计原则

本工作实验考察吹气管道体积对吹气法在线测量脉冲萃取柱真实振幅的影响。实验结果表明：当吹气管道总体积与吹气杯体积之比不大于4时,吹气法在线测量的真实振幅与表观振幅呈线性关系。同时,就满足乏燃料后处理中脉冲萃取柱下澄清段压降在线测量的吹气管道的要求进行了讨论。根据这一要求,确定了吹气系统的设计原则。     

吹气法直接确定折流板脉冲萃取柱液泛特征

当脉冲萃取柱处于液泛操作状态时,理论分析表明,吹气法所测量的柱重时均压降信号随时间延长而增大,这一结果在以30%TBP/煤油溶液和1mol•L^-1HHNO₃溶液为体系的50mm折流板脉冲萃取柱中得到了验证。在此基础上,给出了工业上应用吹气法直接确定液泛特征的实验步骤。     

高放废液贮槽气镇器搅拌系统的数值模拟研究

以后处理厂高放废液贮槽气镇器搅拌系统为模拟对象,其中气相、液相和固相分别为空气、硝酸钠水溶液和球磨后的钛白粉,基于颗粒动力学理论,建立适用于高放废液贮槽气镇器搅拌系统的气、液、固三相流动的数学模型,用CFD商用计算软件对其进行计算,得到了高放废液贮槽气镇器搅拌过程中气、液和固三相的速度、压力和相含率等详细数据。研究结果表明,计算值与实验值吻合较好,验证了建立的数学模型的正确性和适用性,为高放废液贮槽气镇器搅拌系统进一步优化设计和放大提供参考。     

标准喷嘴板脉冲萃取柱脉冲振幅的在线测量

实验考察了5个标准喷嘴板脉冲萃取柱系统在吹气条件下脉冲振幅与柱重瞬间正弦信号1个周期峰面积之间关系。实验结果表明：在吹气条件下,峰面积与脉冲频率无关;流道因子随着脉冲振幅和脉冲频率增加而增大,与脉冲萃取柱柱高、柱径和连续相密度无关。在此基础上,获得了吹气法在线测量脉冲振幅的经验关联式。      

气提泵在喷嘴板脉冲萃取柱中的应用

以30%TRPO/煤油溶液和1mol/LHNO3溶液为体系,研究气提泵在柱径100mm喷嘴板脉冲萃取柱中的应用规律。实验结果表明：设计的水相进料气提泵、有机相进料气提泵和水相出料气提泵的液体流量和气体流量均满足线性操作;特别是脉冲萃取柱分散相存留分数与水相吹口气提泵的浸没度之间也呈线性关系,并结合吹气法在线测量技术,可实现对脉冲萃取柱稳定操作进行有效控制。     

模块式小型堆稳压器除气系统设计研究

为克服采用传统的化容系统下泄除气法所带来的耗时较长和操作复杂的问题,提出了利用稳压器进行热力除气的稳压器除气系统设计方案。该方案基于稳压器的稳态除气模型和优化算法,研制了稳压器除气优化专用程序,同时开展了停堆期间全范围工况下模块式小型堆稳压器除气优化计算和分析,获得了最优的除气限流孔尺寸以及除气运行影响因素。通过实际的除气效果计算评估表明,本文所设计的稳压器除气系统理论上最快可以在4.13 h内完成除气,相比传统化容下泄除气法具有明显的时间优势。     

外置吹气杯测量折流板脉冲萃取柱柱重压降

在内径为0.3 m和高度为5.6 m的折流板脉冲萃取柱中，分别采用内置吹气杯和外置吹气杯对柱重压降信号进行了测量和比较。实验结果表明，两种吹气杯安装方式所测量的结果一致。因此，为了避免由于内置吹气杯所造成的钚纯化循环脉冲萃取柱异形下澄清段的设计和加工难度，推荐可使用外置吹气杯来测量该工段的脉冲萃取柱柱重压降。     

空气脉冲对吹气法测量脉冲萃取柱下澄清段压力的影响

本工作实验考察在吹气条件下空气脉冲对脉冲萃取柱下澄清段所测量的柱重、有机相密度、两相界面和水相密度的时均压降影响。实验结果表明：在无空气脉冲且流速为零、有空气脉冲且单相流流速为零和有空气脉冲且单相流流速不为零的条件下，吹气法所测量的有机相密度、水相密度及两相界面的时均压降是一致的，而在有空气脉冲且两相流速均不为零的条件下，吹气法所测量的水相密度、有机相密度和两相界面的时均压降误差依次增大。对于有机相，吹气法所测量的柱重时均压降随着空气脉冲振幅的增加而减小，随着流速增加而增大；对于水相，由于其流动方向与有机相相反，柱重时均压降随流速的增加而减小。     

吹气对喷嘴板脉冲萃取柱脉冲振幅测量的影响

实验考察了5个喷嘴板脉冲萃取柱系统吹气条件下的真实振幅与表观振幅之间的关系。实验结果表明：在吹气条件下，由于吹气系统及脉冲萃取柱内气体被压缩，吸收掉了脉冲腿中部分液体的体积变化，使实验测量的柱内真实振幅值与无吹气条件下计算的真实振幅值间的偏差加大。     

吹气法在线测量折流板脉冲萃取柱脉冲操作参数

在柱径为38、50和100mm的折流板脉冲萃取柱中，以30％TRPO煤油溶液和1mol/LHNO₃溶液为体系，研究吹气法在线测量脉冲萃取柱的脉冲频率和脉冲振幅。实验结果表明：吹气法所得的瞬时压降信号可准确确定脉冲频率，而瞬时压降信号的1个周期面积可确定脉冲振幅。峰面积值与脉冲萃取柱的板数和板开孔率参数成正比，与柱径和脉冲振幅成指数关系。在此基础上，得出了30％TRPO煤油/1mol/LHNO₃体系脉冲振幅的经验关联式，并在两相流条件下得到了验证。     

竖直圆管外含空气蒸汽冷凝传热的实验研究

通过对含空气蒸汽在竖直圆管外表面冷凝传热的实验研究,分析了空气质量分数、压力及过冷度对蒸汽冷凝换热的影响,给出了含空气蒸汽的冷凝传热过程中的实验关联式。结果表明：在空气质量分数及压力不变的条件下,壁面过冷度对冷凝传热系数的影响高于纯蒸汽冷凝过程中的Nusselt层流解;所得到的实验关联式具有更广的适用范围,且其与实验值的误差在±10%以内。     

脉冲萃取柱脉冲振幅在线测量方法

采用吹气法在线测量脉冲萃取柱脉冲振幅参数。结果表明：通过测量信号曲线的特征参数,能够在线计算出脉冲萃取柱中的脉冲振幅参数。该方法具有普遍适用性,对不同的脉冲萃取柱能够进行相似的计算。     

Improved models of surface tension and air resistance for multiphysics particle method

A multiphysics particle method is being developed to simulate the dynamic behaviors of fluid and solid involving their freezing and melting which occur in a severe accident at a nuclear reactor. So far, the conventional particle method code for fluid dynamics has been expanded so that thermodynamics, melting, and freezing can be treated. In this study, new models for the surface tension and air resistance were developed. The developed surface tension model is based on the potential model, where the magnitude of the normal force to the surface is corrected to agree with the theoretical value. A simulation of droplet collisions was conducted to verify the developed model. The simulation results were compared with experimental results and their good agreement was confirmed. The developed air resistance model is based on the assumed pressure distribution around a sphere located in an air stream, hence, the direct simulation of the air phase is not necessary, reducing the computational time. The breakup of a droplet in air was simulated for verification and it was confirmed that reasonable results are obtained using the developed model when the parameters of the analysis object are appropriately chosen.